Analisi FEM strutturali di un albero di riduttore bistadio mediante Solidworks Simulation

Questo lavoro si pone come apprendimento e applicazione dell’analisi FEM mediante Solidworks Simulation, sull’albero intermedio del riduttore dimensionato nel corso CM1 nel progetto di gruppo. Inizia introducendo la teoria del metodo degli elementi finiti, quindi il processo che il software esegue, la tipologia di elementi utilizzabili e la definizione di mesh. Poi per prendere confidenza con il software si sono eseguiti due studi caratteristici. L’analisi di un telaio piano, determinando la deformata, le reazioni vincolari e i diagrammi di sollecitazione. Eseguendo infine per ogni componente del telaio una verifica strutturale con metodo delle tensioni ammissibili. Il secondo studio si è eseguito su una piastra forata sollecitata a trazione, con il metodo degli elementi finiti si è ricavato il fattore di concentrazione delle tensioni in funzione del numero di elementi lungo il bordo del foro. Si sono confrontati i risultati con i valori diagrammati nel manuale Peterson. Finito l’addestramento si è svolto lo studio principale sull’albero, incentrato sul ricavare parametri utili per la verifica a fatica e a deformabilità. Nella prima parte si è trovato il fattore di concentrazione delle tensioni a flessione in tre sezioni critiche. Il valore trovato si è diagrammato in funzione del rapporto tra raggio d’intaglio e dimensione degli elementi finiti utilizzati, per poi confrontarlo con il valore fornito dal manuale Peterson. Nella seconda parte invece si è eseguita una verifica a deformabilità dell’albero utilizzando due modelli distinti, uno tridimensionale (3D) semplificato e uno monodimensionale (1D) definito da tre elementi trave di sezione uguale. Per entrambi i modelli si sono ricavate le rotazioni dell’albero in corrispondenza dei cuscinetti e le frecce in corrispondenza dei centri delle ruote dentate, quando l’albero è sotto effetto delle forze tangenziali e radiali trasferite dalle ruote dentate.